Ông sinh tháng 6 năm Mậu Tý (1828) tại thôn Chân Linh, làng Thanh Thuỷ, tổng Thuận Lệ, phủ Quảng Trạch (nay là Thôn Bàu 1, xã Tiến Hoá, huyện Tuyên Hoá, tỉnh Quảng Bình), với tên khai sinh là Lê Vợn. Ông là con thứ năm trong một gia đình thuần nho học.

Lê Vợn mồ côi cha khi mới 5 tuổi. Mẹ bán ông làm con nuôi của ông Lê Sức và bà Nguyễn Thị Hân. Ông Lê Sức làm chức thủ ngự trấn ải Sông Gianh ở làng Thuận Bài (xã Quảng Thuận – huyện Quảng Trạch ngày nay). Lên 13 tuổi, ông Lê Sức đổi con trai từ Lê Vợn thành Lê Trực và cho ông được học chữ, học võ cùng 3 người con trai khác của ông Lê Sức là Trung, Bình, Chính.

Năm Bính Ngọ (1846), khi Lê Trực tròn 18 tuổi, ông được ra học trường võ tại Thanh Hoá.

Năm Đinh Mùi (1847), phủ Kinh Môn Thanh Hoá thất thủ vào tay người Khách. Lê Trực đã tập hợp tàn quân phủ Kinh Môn cùng dân chúng chiến đấu; sau một tuần, họ đã thu phục được phủ này. Quan phủ thưởng cho ông 300 quan tiền và giữ ông lại phò trợ.